KR20220155783A - Soil-cement injected precast pile composition using high-calcium fly ash of in a fluidized bed coal combustor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 로내 탈황방식 석탄 연소 고칼슘 플라이애시를 활용한 매입말뚝 주입재 조성물에 관한 것으로, 건축물의 기초를 구성하기 위한 파일공사에 적용되는 매입말뚝 시공시 매입말뚝과 원 지반 토사 천공구멍 사이의 공극을 채워 매입말뚝의 선단지지력 및 주면 마찰력을 강화하는 목적으로 시공되는 매입말뚝 주입재 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an embedded pile injection composition using in-furnace desulfurization method coal combustion high calcium fly ash, which is applied to pile construction for constructing the foundation of a building. The gap between the embedded pile and the original soil drilling hole is It relates to an embedded pile injection material composition constructed for the purpose of reinforcing the end bearing capacity and surface friction force of a filled pile.
지반 개량이나 연약 지반 보강을 위한 그라우팅 공법에 있어서 주입재는 지반의 조건과 시공목적에 부합하는 각종 화학적 혼화재료를 배합한 액상 약액 주입재, 시멘트를 주재료로 하고 기타 혼화재를 포함한 모르타르 주입재, 및 모르타르에 골재를 포함한 콘크리트 주입재 등으로 나눌 수 있다. In the grouting method for ground improvement or soft ground reinforcement, the injection material is a liquid chemical injection material containing various chemical admixtures suitable for ground conditions and construction purposes, mortar injection material with cement as the main material and other admixtures, and aggregate in mortar. It can be divided into concrete injection materials including
또한 주입재의 주입 공법은 원지반의 구조를 그대로 둔 채 지반 내 공극으로만 주입액을 주입하는 액상주입공법, 주입압을 높여 원 지반을 일부 할열시키며 주입 범위와 보강 효과를 확장하는 할열 주입공법, 원 지반을 교반 또는 치환하는 치환공법 및 압밀주입공법 등이 있다. In addition, the injection method of the injection material is the liquid injection method in which the injection solution is injected only into the voids in the ground while leaving the structure of the original ground as it is, the split heat injection method in which the injection pressure is increased to partially split the original ground and expand the injection range and reinforcement effect, and the original ground There are a substitution method and a consolidation injection method in which agitation or substitution is performed.
이러한 여러 방법 중 최근 주택이나 대규모 건축, 구축물을 신설하는 건설 현장에 있어서, 원 지반을 굴착하고 부상토를 제거한 후 파일(Pile)을 매입하는 파일공법이 많이 시공되고 있다. 이러한 매입 말뚝 공법은 특히 아파트 건축 등 많은 하중을 지지해야하는 경우 말뚝의 압축 저항성이 기타의 공법에 비해 크고, 기성 말뚝 제품을 사용하기 때문에 시공이 비교적 간편하기 때문에 많이 이용되고 있다. Among these various methods, a pile construction method in which a pile is buried after excavating the original ground and removing the floating soil has been widely used in a construction site where a new house, large-scale construction, or structure is recently built. This embedded pile construction method is widely used because the pile's compression resistance is greater than other construction methods, and construction is relatively simple because it uses ready-made pile products, especially when it is necessary to support a lot of load, such as apartment construction.
매입 말뚝 시공은 지반에 오거(Auger)를 이용해 구멍을 파고 기성 제품인 PHC 말뚝 또는 선단 확장형 말뚝을 심는 방법으로서, 지반과 말뚝의 공간에 포틀랜트 1종 보통시멘트 또는 1종 시멘트에 벤토나이트를 첨가한 분말에 물을 혼합하여 제조된 주입액을 충진하여 말뚝의 마찰력 및 지지력을 강화시키는 방법으로 수행된다. Embedded pile construction is a method of digging a hole in the ground using an auger and planting a ready-made product, PHC pile or tip-extended pile, in the space between the ground and the pile, Portland type 1 ordinary cement or a powder in which bentonite is added to type 1 cement. It is performed by a method of reinforcing the frictional force and bearing capacity of the pile by filling the injection solution prepared by mixing water in the pile.
우리나라에서는 선굴착 매입(S.I.P : Soil-cement Injected Precast Pile), (S.A.I.P : Special Auger & Soil-cement Injected Precast Pile), (S.D.A : Separated Doughnut Auger) 등 말뚝 공법이 일본으로부터 1987년부터 도입되면서 시공되기 시작하였다.In Korea, pile construction methods such as S.I.P: Soil-cement Injected Precast Pile, (S.A.I.P: Special Auger & Soil-cement Injected Precast Pile), and (S.D.A: Separated Donut Auger) were introduced from Japan in 1987 and construction began. started.
이와 관련된 시공표준은 LH 전문시방서 23023 기성말뚝기초(매입공법)에 규정된 것이 유일한데 “시멘트는 KS L 5201에 적합한 제품이어야 한다. 배합은 특기가 없는 경우 시멘트와 물은 물-결합재비(W/B) 83%로 배합한다. 표준배합비는 1㎥당 시멘트 880㎏, 물 730ℓ의 비율로 한다”고 명시되어있다. 이는 시멘트의 질량이 3.15 정도이고, 이를 부피로 환산하면 280ℓ(880÷3.15)가 되며, 여기에 물 730ℓ와 더하면 1,010ℓ즉, 약 1.0m3의 체적이 되기 때문이다. 따라서 거의 모든 현장에서 KS L 5201(포틀랜트 시멘트)만을 물과 배합해서 사용하고 있는 현실이다.The construction standard related to this is the only one stipulated in the LH special specification 23023 ready-made pile foundation (embedded method), and “cement must be a product suitable for KS L 5201. If there is no specific mixing, cement and water are mixed at a water-binder ratio (W/B) of 83%. The standard mixing ratio is 880 kg of cement and 730 liters of water per cubic meter.” This is because the mass of cement is about 3.15, and when converted into volume, it becomes 280ℓ (880÷3.15), and if you add 730ℓ of water to this, it becomes 1,010ℓ, or about 1.0m 3 in volume. Therefore, in almost all sites, only KS L 5201 (Portland cement) is used in combination with water.
천공 구멍과 말뚝 사이의 주입재는 하중 재하 초기 단계에서 파일의 자립을 위한 채움재 및 파일 주면마찰력을 강화시키는 기능을 발휘하는 것이 기본 역할이다. The basic role of the injection material between the drilled hole and the pile is to fulfill the function of reinforcing the filler surface friction force and the filler material for the independence of the pile in the initial stage of loading.
그러나 이와 같은 배합비를 갖는 시멘트 페이스트는 주입하더라도 말뚝 주변 지반으로 빠져나가 충진이 되지 않으며, 지하수가 많은 경우에는 희석되어 더욱 빈배합이 되기 때문에 지지력이 떨어지게 된다. 이에 따라 투수성이 큰 지반이나 지하수가 많은 현장에서는 부배합으로 변경하여 사용하고 있어 과도한 시멘트가 지반에 투입되는 현상을 초래한다. However, even if cement paste having such a mixing ratio is injected, it escapes to the ground around the pile and is not filled, and when there is a lot of groundwater, it is diluted and becomes more empty, so the bearing capacity is lowered. Accordingly, it is used by changing to a sub-mixture in a site with high permeability or a lot of groundwater, which causes excessive cement to be injected into the ground.
또한, 시멘트는 지반의 강알칼리 및 육가 크롬에 의한 환경오염을 유발할 수 있다고 보고된 경우가 있으며, 물이 다량 함유됨에 따라 수화반응 진행 시 시멘트 자체의 체적수축특성에 더해 주변의 지반으로 물이 흡수 및 유실되는 등의 원인으로 과도한 체적 수축이 발생하여 매입 말뚝의 주면 마찰력이 저하되는 문제점을 내포하고 있다. In addition, it has been reported that cement can cause environmental pollution by strong alkali and hexavalent chromium in the ground. As it contains a large amount of water, water is absorbed and Excessive volumetric shrinkage occurs due to loss or the like, which poses a problem in that the frictional force on the surface of the pile is reduced.
이러한 체적수축을 보완하기 위하여 일부 시공현장에서는 팽창재로서 벤토나이트를 혼합하여 시공하기도 한다. 그러나 벤토나이트는 국내에 천연자원으로 부존하지 않는 광물로서 전량 수입에 의존하고 있는 고가의 재료이며, 염분과 접촉하면 그 팽윤도가 현저히 떨어져 차수성이 크게 저하되는 문제점이 있어 해안가의 말뚝공사 시공의 경우 소요 성능을 발휘하지 못하는 단점이 있다.In order to compensate for this volumetric shrinkage, some construction sites may mix bentonite as an expansion material for construction. However, bentonite is a mineral that does not exist as a natural resource in Korea and is an expensive material that is entirely dependent on imports. When it comes into contact with salt, its swelling degree is significantly lowered and its water-repellent property is greatly reduced. There are downsides to performance.
최근에는 이러한 기존의 시멘트를 주입재로 사용하는 문제점을 개선하기 위한 몇 가지 기술이 제시되고 있다. Recently, several techniques have been proposed to improve the problems of using such conventional cement as an injection material.
예를 들면, 대한민국 등록특허 제10-1377552호에서는 산화칼슘 함량이 30~60%인 석탄재 100중량부에 대하여 고로슬래그 미분말 100~300중량부, 페트롤코크스 탈황석고 20~100중량부 및 황산염자극제 20~50중량부의 구성비를 가진 주입재에 팽창재를 석탄재 100중량부에 대하여 40~100중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트를 사용하지 않은 매입말뚝 시공용 밀크 주입재 기술을 제시하였다. For example, in Korean Patent Registration No. 10-1377552, 100 to 300 parts by weight of blast furnace slag fine powder, 20 to 100 parts by weight of petrol coke desulfurized gypsum and sulfate stimulant 20 Suggested milk injection technology for embedded pile construction without cement, characterized in that the injection material having a composition ratio of ~50 parts by weight further includes 40 to 100 parts by weight of the expansion material based on 100 parts by weight of the coal ash.
또한, 대한민국 등록특허 제10-1402877호 에서는 고로슬래그 미분말 55~65중량%와 F급 플라이애시 10~20중량%와 산화칼슘 함량이 20% 이상인 C급 플라이애시 10~20 중량%와 탈황석고 2~5중량% 및 제지슬러지 소각재 10~20 중량%를 혼합한 고로 슬래그를 이용한 친환경 에코 채움재 제조 기술을 제시하였다. In addition, in Korean Patent Registration No. 10-1402877, 55 to 65% by weight of blast furnace slag fine powder, 10 to 20% by weight of F-class fly ash, 10 to 20% by weight of C-class fly ash having a calcium oxide content of 20% or more, and desulfurized gypsum 2 An eco-friendly eco-filling material manufacturing technology using blast furnace slag mixed with ~5% by weight and 10~20% by weight of paper sludge incineration ash was proposed.
또한, 본 대한민국 특허 출원 제2013-147586호 에서는 고로슬래그 미분말 100중량부에 대하여 페트로 코우크스 탈황석고 5~200중량부와 배합수 50~300중량부를 포함하되, 팽창재가 고로슬래그 미분말 100중량부에 대하여 5~100중량부 더 포함되는 것을 특징으로 하는 기술을 제시하였다. In addition, in this Korean Patent Application No. 2013-147586, 5 to 200 parts by weight of petrocoke desulfurized gypsum and 50 to 300 parts by weight of mixing water are included with respect to 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder, but the expansion material is 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder A technique characterized in that it further contains 5 to 100 parts by weight has been proposed.
이러한 상기 기술 등은 고로슬래그 미분말을 탈황 공정의 부산물로 발생되는 석고에 의한 알칼리 및 황산염자극으로 활성화시키는 알칼리 활성화 슬래그의 이론을 바탕으로 하고, 고 칼슘 소각재를 팽창재로 활용하는 기술 내용이다. 즉, 상기 특허들은 알칼리 활성화 슬래그의 강도발현과 고칼슘 소각재의 팽창성을 활용하여 지반을 조기에 안정시키는 기술이라 할 수 있다. The above technology is based on the theory of alkali-activated slag that activates fine powder of blast furnace slag with alkali and sulfate stimulation by gypsum generated as a by-product of the desulfurization process, and uses high calcium incineration ash as an expansion material. That is, the above patents can be said to be technologies for early stabilization of the ground by utilizing the strength development of alkali activated slag and the expansibility of high calcium incineration ash.
그러나 상기 기술 중 일부는 배합되는 원료의 종류가 5종류 이상이거나, 고가의 약품을 황산염 자극제로 활용하는 등 제조 공정의 복잡성 및 고가의 원재료비 소요 등의 사유로 현재 상업화되지 못하고 있는 형편이다. However, some of the above technologies are currently not commercialized due to the complexity of the manufacturing process and the high cost of raw materials, such as the use of five or more types of raw materials or the use of expensive chemicals as sulfate stimulants.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은 시멘트 함량을 최소화하면서, 종래 1종 보통시멘트를 말뚝 주입재로 사용한 것과 동등 이상의 성능을 발현할 수 있는 매입말뚝 주입재 조성물을 제공하는 데 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an embedded pile injection material composition capable of exhibiting performance equal to or better than that of conventional type 1 ordinary cement used as a pile injection material while minimizing the cement content. there is
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 매입말뚝 주입재 조성물은 시멘트 100중량부에 대하여 로내 탈황방식 석탄연소 고칼슘 플라이애시 10~100중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to solve the above technical problems, the embedded pile injection composition according to the present invention is characterized by comprising 10 to 100 parts by weight of in-furnace desulfurization method coal-fired high calcium fly ash based on 100 parts by weight of cement.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 시멘트는 포틀랜트 시멘트 및 고로슬래그 시멘트 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the cement may be at least one selected from Portland cement and blast furnace slag cement.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 로내 탈황방식 석탄연소 고칼슘 플라이애시는 CaO 성분이 10~30중량% 인 것이 바람직하다. According to one embodiment of the present invention, the in-furnace desulfurization method coal-fired high-calcium fly ash preferably has a CaO component of 10 to 30% by weight.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 매입말뚝 주입재 조성물 중량 대비 점성토 흙을 70% 혼입한 공시체의 28일 압축강도는 21 이상인 것이 바람직하다. In addition, according to the present invention, the 28-day compressive strength of the specimen containing 70% of the clay soil based on the weight of the embedded pile injection material composition is preferably 21 or more.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 매입말뚝 주입재 조성물에 물/주입재 조성물이 83%가 되도록 물을 첨가하여 제조된 주입액에서, 체적 변화율(변화된 주입재 체적/최초 주입재 체적)이 시멘트만을 사용한 주입액의 체적 변화율 100%를 기준으로 60% 이내인 것이 바람직하다. According to one embodiment of the present invention, in the injection solution prepared by adding water to the embedded pile injection material composition so that the water / injection material composition is 83%, the volume change rate (changed injection material volume / initial injection material volume) is injected using only cement It is preferable to be within 60% based on 100% of the volume change rate of the liquid.
본 발명에 따르면, 고칼슘 플라이애시의 유리화된 CaO 성분이 배합수와 반응즉시 발열 및 팽창작용을 해 지반을 조속히 안정시켜주며, 역시 고칼슘플라이애시의 유리화된 이산화규소(SiO2) 성분이 시멘트의 수화반응시 생성되는 알칼리 및 황산염의 자극에 의해 활성화되는 포졸란 반응으로 장기강도를 향상시는 동시에, 시멘트에 비해 낮은 질량(시멘트 : 3.15, 플라이애시 1.95)으로 인한 분체량 증가에 따른 수화시 체적수축을 보상하는 효과로 천공구멍과 매입말뚝 사이에 존재할 수 있는 지하수에 의한 주입액의 유실을 방지하여 천공지반과 원지반의 간극을 채워주며 매입 말뚝의 선단지지력 및 주면마찰력을 기존 시멘트 주입액에 비하여 크게 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the vitrified CaO component of the high calcium fly ash reacts with the mixing water immediately to generate heat and expands to quickly stabilize the ground, and also the vitrified silicon dioxide (SiO2) component of the high calcium fly ash reacts with the hydration reaction of cement. The pozzolanic reaction activated by the stimulation of alkali and sulfate generated during the process improves long-term strength and at the same time compensates for volumetric shrinkage during hydration due to the increase in the amount of powder due to its lower mass than cement (cement: 3.15, fly ash 1.95). With this effect, it prevents the loss of the injection solution by groundwater that may exist between the drilled hole and the embedded pile, fills the gap between the drilled ground and the original ground, and greatly improves the bearing capacity and surface friction of the embedded pile compared to the existing cement injection solution. can
도 1 내지 3은 비교예 1, 및 실시예 1~3에 따른 말뚝 주입재를 각각 배합 즉시, 하루 경과, 3일 경과 시점에서의 체적 변화를 사진으로 촬영해 확인한 결과이다.1 to 3 are the results confirmed by photographing the volume change at the time of mixing immediately, one day, and three days after the pile injection materials according to Comparative Example 1 and Examples 1 to 3, respectively.
이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. Terms used in this specification are used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. As used herein, the singular form may include the plural form unless the context clearly indicates otherwise. Also, when used herein, "comprise" and/or "comprising" specifies the presence of the recited shapes, numbers, steps, operations, elements, elements, and/or groups thereof. and does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, operations, elements, elements and/or groups.
본 발명은 시멘트를 주원료로 활용하고, 로내 탈황방식 석탄 연소 플라이애시에 포함된 CaO 성분을 팽창재 역할을 하도록 하는 동시에 시멘트에 비해 낮은 질량(시멘트 : 3.15, 플라이애시 1.95)으로 인한 분체량 증가에 따른 수화시 체적수축을 보상하는 효과로 천공구멍과 매입말뚝 사이에 존재할 수 있는 지하수에 의한 주입액의 유실을 방지하여 천공지반과 원지반의 간극을 채워주는 효과를 나타낼 수 있도록 배합하여 구성되는 매입말뚝 주입재 조성물에 관한 것이다.The present invention utilizes cement as the main raw material, and allows the CaO component contained in the fly ash of desulfurization method coal combustion in the furnace to act as an expansion agent, while increasing the amount of powder due to its lower mass than cement (cement: 3.15, fly ash 1.95). An embedded pile injection material that is formulated and configured to show the effect of filling the gap between the drilled ground and the original ground by preventing the loss of the injected liquid by groundwater that may exist between the drilled hole and the embedded pile with the effect of compensating for the volumetric shrinkage during hydration. It's about the composition.
본 발명의 매입말뚝 주입재 조성물은 시멘트 100중량부에 대하여 로내 탈황방식 유동층보일러 석탄연소 발전소 고칼슘 플라이애시 10~100중량부를 포함할 수 있다.The embedded pile injection composition of the present invention may include 10 to 100 parts by weight of high calcium fly ash for a furnace desulfurization type fluidized bed boiler coal-fired power plant based on 100 parts by weight of cement.
본 발명에서 사용되는 시멘트는 KS(한국산업규격) 인증제품으로서, 국내 출하량이 년간 4,000만 톤에 이를 정도로 토목 및 건축현장의 기본적인 재료로 활용되고 있다. The cement used in the present invention is a KS (Korean Industrial Standards) certified product, and is used as a basic material for civil engineering and construction sites to the extent that domestic shipments reach 40 million tons per year.
상기 시멘트는 포틀랜트 시멘트 및 고로슬래그 시멘트 중에서 선택되는 1종 이상이 바람직하게 사용될 수 있다.As the cement, one or more types selected from Portland cement and blast furnace slag cement may be preferably used.
본 발명에서는 시멘트만으로 이루어진 매입말뚝 주입재가 지지력이 떨어지고, 투수성이 큰 지반이나 지하수가 많은 현장에서는 부배합으로 변경하여 사용하고 있어 과도한 시멘트가 지반에 투입되는 문제를 해결하기 위한 것으로, 상기와 같은 시멘트 함량을 최소화하면서도, 종래 1종 보통시멘트를 말뚝 주입재로 사용한 것과 동등 이상의 성능을 발현할 수 있는 매입말뚝 주입재를 제공할 수 있어야 한다. In the present invention, it is intended to solve the problem that excessive cement is injected into the ground because the embedded pile injection material made of cement has poor bearing capacity and is used by changing to a sub-mixture in a site with high permeability or high groundwater, While minimizing the content, it should be possible to provide an embedded pile injection material capable of exhibiting performance equal to or higher than that of the conventional type 1 ordinary cement used as a pile injection material.
따라서, 본 발명에서는 상기 시멘트 100중량부에 대하여 로내 탈황방식 석탄 연소 고칼슘 플라이애시 10~100중량부를 혼입시킴으로써 이러한 문제를 해결할 수 있었다. 상기 고칼슘 플라이애시가 10중량부 미만으로 혼입될 경우 팽창성 물질인 CaO의 함량이 상대적으로 낮게 되어 요구하는 팽창이 일어나지 않아 소정의 목적을 달성할 수 없게 되며, 100중량부를 초과하여 혼입될 경우 팽창효과는 더욱 커지나 상대적으로 시멘트의 함량이 낮게 되어 요구되는 강도를 발현할 수 없게 된다. Therefore, in the present invention, this problem could be solved by incorporating 10 to 100 parts by weight of in-furnace desulfurization method coal combustion high calcium fly ash with respect to 100 parts by weight of the cement. When the high-calcium fly ash is mixed in an amount of less than 10 parts by weight, the content of CaO, which is an expandable material, is relatively low, and the required expansion does not occur, making it impossible to achieve the predetermined purpose. is larger, but the content of cement is relatively low, making it impossible to express the required strength.
상기 로내 탈황방식 석탄 연소 고칼슘 플라이애시는 CaO 성분이 10~30중량% 인 것이 바람직하며, CaO 성분의 함량이 10중량% 미만인 경우에는 물과 즉시 반응하는 산화칼슘의 함량이 적어 지반의 조기안정화 및 팽창작용이 충분하지 못하고, 또한, CaO 성분의 함량이 30 중량%를 초과하는 경우에는 물과 즉시 반응하는 산화칼슘의 함량에 의한 지반의 조기안정화 및 팽창작용이 충분하나 포졸란반응을 하는 SiO2 등 기타성분이 상대적으로 적게되어 장기강도가 충분히 발현되지 못할 우려가 있어 바람직하지 못하다.The furnace desulfurization method coal combustion high calcium fly ash preferably has a CaO component of 10 to 30% by weight. If the expansion action is not sufficient and the content of CaO exceeds 30% by weight, the early stabilization and expansion action of the ground by the content of calcium oxide, which reacts immediately with water, is sufficient, but SiO2 which reacts with pozzolan, etc. It is undesirable because there is a concern that long-term strength may not be sufficiently expressed due to relatively small components.
본 발명에서 상기 로내 탈황방식 석탄 연소 고칼슘 플라이애시를 사용하는 경우, 이의 질량이 1.95로서 상기 시멘트의 질량인 3.15보다 적기 때문에 분체량 증가에 따른 수화시 체적수축을 보상하는 효과로 천공구멍과 매입말뚝 사이에 존재할 수 있는 지하수에 의한 주입액의 유실을 방지하여 천공지반과 원지반의 간극을 채워주는 효과가 있기 때문이다. In the present invention, when the in-furnace desulfurization method coal combustion high calcium fly ash is used, its mass is 1.95, which is less than the mass of the cement, 3.15, so the effect of compensating for the volumetric shrinkage during hydration due to the increase in the amount of powder is drilled holes and embedded piles This is because it has the effect of filling the gap between the perforated ground and the original ground by preventing the loss of the injected liquid by groundwater that may exist between them.
따라서, 본 발명과 같이 매입말뚝 주입재 조성물에서 시멘트와 혼합 사용되기 위해서는 상기 시멘트의 질량인 3.15보다 적은 질량을 가지는 성분을 가지는 것이 상기와 같은 효과를 나타낼 수 있어 바람직하다. Therefore, in order to be mixed and used with cement in the embedded pile injection composition as in the present invention, it is preferable to have a component having a mass less than 3.15, which is the mass of the cement, because the above effect can be exhibited.
본 발명에 따른 말뚝 주입재 조성물은 상기 각 구성 성분들을 소정의 혼합비로 배합함으로써 제조될 수 있다.The pile injection composition according to the present invention can be prepared by blending each of the above components in a predetermined mixing ratio.
또한, 상기 말뚝 주입재에 물을 혼합하여 물/바인더 비율(W/B ratio)가 사용하는 용도에 맞도록 그 농도를 조절하여 물을 첨가한 다음, 충분히 혼합하여 주입액을 제조하여 사용할 수 있다.In addition, water can be mixed with the pile injection material, water is added by adjusting the concentration so that the water / binder ratio (W / B ratio) is suitable for the purpose of use, and then sufficiently mixed to prepare and use the injection solution.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 매입말뚝 주입재 조성물 중량 대비 점성토 흙을 70% 혼입한 공시체의 28일 압축강도는 21 이상인 것이 바람직하다. In addition, according to the present invention, the 28-day compressive strength of the specimen containing 70% of the clay soil based on the weight of the embedded pile injection material composition is preferably 21 or more.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 시멘트만을 사용한 주입액의 체적 변화율을 100%로 했을 때, 상기 매입말뚝 주입재 조성물에 물/주입재 조성물이 83%가 되도록 물을 첨가하여 제조된 주입액에서의 체적 변화율(변화된 주입재 체적/최초 주입재 체적)은 60% 이내로 체적 변화가 적은 효과를 가진다. According to one embodiment of the present invention, when the volume change rate of the injection solution using only cement is 100%, the volume of the injection solution prepared by adding water to the embedded pile injection composition so that the water / injection composition is 83% The change rate (changed injection material volume/initial injection material volume) is within 60%, which has an effect of small volume change.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다. 또한 이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한하는 것으로 이해되어져서는 아니된다.Preferred examples and comparative examples of the present invention will be described below. In addition, the following examples are intended to illustrate the present invention and should not be construed as limiting the scope of the present invention.
실시예 1~3Examples 1-3
먼저, 시멘트(1종 포틀랜트 시멘트) 100중량부에 대하여, 삼척화력발전소 로내 탈황방식 석탄연소 고칼슘 플라이애시(CaO 성분 18중량%)를 실시예 1~3에서 각각 10, 50, 100중량부를 균일하게 혼합하여 말뚝 주입재를 제조하였다. First, with respect to 100 parts by weight of cement (Type 1 Portland cement), 10, 50, and 100 parts by weight of desulfurization method coal-fired high calcium fly ash (CaO component 18% by weight) in the furnace of Samcheok Thermal Power Plant in Examples 1 to 3, respectively, were uniformly The pile injection material was prepared by mixing thoroughly.
다음으로 말뚝 주입재에 물/바인더비(W/B ratio)가 83%가 되도록 물을 첨가하여 강제식 믹서로 충분히 혼합하여 주입액을 제조하였다. Next, water was added to the pile injection material so that the water / binder ratio (W / B ratio) was 83%, and sufficiently mixed with a forced mixer to prepare an injection solution.
다음으로 실제 시공시 Auger 천공 구멍에서 매입 말뚝 주면 흙이 무너져 주입액에 혼입되는 것을 고려하여 주입액 중량비로 점성토 흙을 50%, 60%, 70%, 100% 혼입하여 유동성을 측정하였고, 주입액 중량비로 점성토 흙을 70% 혼입한 압축강도 공시체를 제작하여 재령에 따른 압축강도를 측정하였다. Next, in consideration of the fact that the soil collapses and is mixed into the injection solution when an embedded pile is given from the Auger drilling hole during actual construction, the fluidity was measured by mixing 50%, 60%, 70%, and 100% of the clay soil in the weight ratio of the injection solution, and the injection solution Compressive strength specimens containing 70% of cohesive soil by weight were produced and the compressive strength according to age was measured.
비교예 1: 1종 보통 포틀랜트 시멘트만을 사용한 예Comparative Example 1: Example using only 1 type ordinary Portland cement
먼저, 말뚝 주입재로서 1종 포틀랜트 시멘트만으로 100중량부 사용하고, 물/바인더비(W/B ratio)가 83%가 되도록 물을 첨가하여 강제식 믹서로 충분히 혼합하여 주입액을 제조하였다. First, as a pile injection material, 100 parts by weight of only type 1 Portland cement was used, and water was added so that the water / binder ratio (W / B ratio) was 83%, and sufficiently mixed with a forced mixer to prepare an injection solution.
다음으로 실제 시공시 천공 구멍의 매입 말뚝 주면 흙이 무너져 주입액에 혼입되는 것을 고려하여 주입액 중량비로 점성토 흙을 50%, 60%, 70%, 100% 혼입하여 유동성을 측정하였고, 주입액 대비 중량비로 점성토 흙을 70% 혼입한 압축강도 공시체를 제작하여 재령에 따른 재령에 따른 압축강도를 실시예와 비교 측정하였다. Next, in consideration of the fact that the soil collapses and is mixed into the injection solution when the embedded pile of the drilled hole is given during actual construction, the fluidity was measured by mixing 50%, 60%, 70%, and 100% of the clay soil in the weight ratio of the injection solution. Compressive strength specimens mixed with 70% of cohesive soil in weight ratio were prepared and the compressive strength according to age was compared and measured with the examples.
비교예 2~3Comparative Examples 2-3
상기 실시예 1~3의 주입재 조성물 제조에서, 시멘트(1종 포틀랜트 시멘트) 100중량부에 대하여 삼척화력발전소 로내 탈황방식 석탄연소 고칼슘 플라이애시를 150중량부를 포함하는 조성(비교예 2), 및 시멘트(1종 포틀랜트 시멘트) 200중량부와 삼척화력발전소 로내 탈황방식 석탄연소 고칼슘 플라이애시를 100중량부를 포함하는 조성(비교예 3)으로 된 각각의 말뚝 주입재 조성물을 제조하였으며, 나머지 과정은 동일하게 진행하여 본 발명 실시예와 비교하였다. In the preparation of the injection material composition of Examples 1 to 3, a composition containing 150 parts by weight of high calcium fly ash desulfurized in the furnace of Samcheok Thermal Power Plant based on 100 parts by weight of cement (Type 1 Portland cement) (Comparative Example 2), and Each pile injection composition was prepared with a composition (Comparative Example 3) containing 200 parts by weight of cement (Type 1 Portland cement) and 100 parts by weight of desulfurization method coal-fired high calcium fly ash in the furnace of Samcheok Thermal Power Plant. The rest of the process was the same It was carried out and compared with the examples of the present invention.
실험예 : 말뚝 주입재의 성능시험방법 및 결과Experimental example: performance test method and result of pile injection material
아래 표 1에 나타낸 바와 같이 플로우 시험은 KS F 2594, 압축강도시험은 KS F 2343방법, 체적변화는 사진촬영에 의한 육안검사를 실시하였다.As shown in Table 1 below, the flow test was performed according to KS F 2594, the compressive strength test was performed according to KS F 2343 method, and the volume change was visually inspected by photography.
(1) 플로우 시험 결과(1) Flow test results
말뚝 주입재의 유동성 변화(플로우)를 측정한 결과를 다음 표 2에 나타내었다.The results of measuring the fluidity change (flow) of the pile injection material are shown in Table 2 below.
상기 표 2를 참조하면, 말뚝 주입재의 유동성 변화를 관찰한 결과 전반적으로 흙의 혼입율이 증가함에 따라 유동성은 감소하는 특성을 보였다. 실시는 비교예1인 1종 보통시멘트를 사용한 것에 비하여 삼척화력발전소 로내 탈황방식 석탄연소 고칼슘 플라이애시의 혼입비율이 높아질수록 유동성이 저하되는 경향을 보였으며, 이는 시멘트의 질량인 3.15에 비해 삼척화력발전소 로내 탈황방식 석탄연소 고칼슘 플라이애시의 질량이 1.95로서 상대적으로 낮기 때문에 분체량이 많아져 상대적인 표면적이 커서 유동성이 저하된 것으로 판단된다. 그러나 말뚝 주입재의 경우 주입관의 이송 저하 및 막힘 현상이 없는 유동성 유지 상태에서의 저유동성은 오히려 재료분리 저항성이 커지며 사질토 등의 공극이 큰 지반에서는 유리하게 작용할 수 있다. Referring to Table 2, as a result of observing the change in the fluidity of the pile injection material, the overall fluidity decreased as the mixing ratio of the soil increased. Compared to Comparative Example 1, Type 1 ordinary cement, the fluidity tended to decrease as the mixing ratio of high calcium fly ash of desulfurization method coal combustion in the furnace of Samcheok Thermal Power Plant increased, which was compared to the mass of cement of 3.15 at Samcheok Thermal Power Plant. Since the mass of the desulfurization-type coal-burning high-calcium fly ash in the power plant furnace is relatively low at 1.95, it is judged that the fluidity is lowered because the powder amount is increased and the relative surface area is large. However, in the case of the pile injection material, the low fluidity in the fluidity maintenance state without the reduction of the feed pipe and the clogging phenomenon rather increases the material separation resistance and can act advantageously in the ground with large pores such as sandy soil.
또한 비교예 2의 삼척화력발전소 로내 탈황방식 석탄연소 고칼슘 플라이애시가 과량 포함된 경우 유동성의 저하가 매우 심하다고 판단할 수 있으며, 이 경우 유동성의 저하로 인한 충진효과의 부족으로 그라우팅의 목적인 충진효과를 기대하기 어렵다 할 수 있다. In addition, when the desulfurization method coal-fired high-calcium fly ash in the furnace of the Samcheok thermal power plant in Comparative Example 2 was excessively included, it was judged that the deterioration in fluidity was very severe. It can be difficult to expect.
비교예 3의 경우 시멘트가 과량 혼입된 경우 시멘트의 입형이 파쇄형이며 수화작용을 하는 물질이 너무 많게 되는 관계로 이 역시 유동성의 저하가 너무 커서 효과적인 그라우팅 충진효과를 볼 수 없다고 판단된다.In the case of Comparative Example 3, when an excessive amount of cement was mixed, the particle shape of the cement was brittle and the hydration material was too large, so it was judged that the effective grouting filling effect could not be seen because the decrease in fluidity was too great.
(2) 일축압축강도의 변화(2) Change in uniaxial compressive strength
다음 표 3에 실시예 및 비교예의 흙 혼입 비율70%인 공시체의 일축압축강도 실험결과를 나타내었다. The following Table 3 shows the test results of the uniaxial compressive strength of the specimens having a soil mixing ratio of 70% in Examples and Comparative Examples.
압축강도(MPa)Example 1
Compressive strength (MPa)
압축강도(MPa)Example 2
Compressive strength (MPa)
압축강도(MPa)Example 3
Compressive strength (MPa)
압축강도(MPa)Comparative Example 1
Compressive strength (MPa)
압축강도(MPa)Comparative Example 2
Compressive strength (MPa)
압축강도(MPa)Comparative Example 3
Compressive strength (MPa)
상기 표 3을 참조하면, 실시예의 경우 비교예1의 1종 시멘트에 비하여 초기 강도는 동등한 수준이었으나 장기강도의 발현율이 상대적으로 높게 나타났다. 또한 삼척화력발전소 로내 탈황방식 석탄연소 고칼슘 플라이애시의 비율이 높아질수록 초기강도는 비례하여 약간 낮은 수준으로 발현되나, 실시예 범위 이내에서는 비교예 1의 포틀랜트 시멘트만을 사용하였을 경우와 비슷한 강도성능을 나타내었음을 확인하였다. 이는 시멘트량이 상대적으로 부족하지만 플라이애시의 포졸란 활성에 기인한 것으로 판단된다. 즉, 시멘트 수화물의 알칼리자극에 의해 플라이애시의 비정질 물질이 지속적으로 수화물을 만들어낸 결과로 판단된다. Referring to Table 3, in the case of Example, the initial strength was at the same level as that of the type 1 cement of Comparative Example 1, but the development rate of long-term strength was relatively high. In addition, as the ratio of high calcium fly ash desulfurization method of coal combustion in the Samcheok thermal power plant furnace increases, the initial strength is expressed at a slightly lower level in proportion, but within the range of the examples, strength performance similar to that of the case of using only the Portland cement of Comparative Example 1 was obtained. confirmed that it was shown. This is considered to be due to the pozzolanic activity of fly ash, although the amount of cement is relatively insufficient. In other words, it is judged to be the result of the amorphous material of fly ash continuously producing hydrate by the alkali stimulation of cement hydrate.
이는 동일한 양의 주입량을 사용하였을 시 실시예의 압축강도가 비교예에 비해 열등하지 않고 동등이상의 수준으로 나타난 바, 실제 현장 적용 시 단위 결합재량을 감소하여도 1종 시멘트와 동일한 강도를 발현할 수 있어 경제적인 시공을 보장할 수 있을 것이라 판단된다.This means that when the same amount of injection was used, the compressive strength of the example was not inferior to that of the comparative example, but at a level equal to or higher than that of the comparative example. It is believed that economical construction can be guaranteed.
또한, 비교예 2의 삼척화력발전소 로내 탈황방식 석탄연소 고칼슘 플라이애시가 과량으로 혼입된 경우 유동성에서도 저하되는 결과를 보였지만 강도역시 비교에ㅖ 1의 시멘트만 사용하였을 경우나 실시예 1~3의 경우와 비교하여 많이 하락하는 결과를 나타내어 적합하지 않은 것으로 판단되고, 비교예 3의 시멘트를 과량 투입했을 경우에는 압축강도는 만족하나 유동성 저하로 인한 부실공사가 예상되며, 고가의 재료를 많이 소비한다는 점에서 비경제적인 시공이라 판단되어 적합하지 않다. In addition, when an excessive amount of desulfurization-type coal-fired high-calcium fly ash was mixed in the furnace of the Samcheok thermal power plant in Comparative Example 2, the fluidity was also reduced, but the strength was also compared when only the cement of No. 1 was used or in Examples 1 to 3 It is judged to be unsuitable because it shows a result that is significantly lower than that of Comparative Example 3, and when an excessive amount of cement in Comparative Example 3 is added, the compressive strength is satisfied, but poor construction is expected due to a decrease in fluidity, and a lot of expensive materials are consumed. It is judged to be uneconomical construction and is not suitable.
(3)체적변화 확인(3) Confirm volume change
상기 비교예 1, 및 실시예 1~3에 따른 말뚝 주입재를 배합 즉시, 하루 경과, 3일 경과 시점에서의 체적 변화를 사진으로 촬영해 다음의 도 1 내지 3에 나타내었다. C는 1종 보통 포틀랜트 시멘트만을 사용해 제조한 주입재(비교예 1)이며, C/FA 10은 1종 보통 포틀랜트 시멘트 100중량부에 10중량부의 삼척화력발전소 로내 탈황방식 석탄연소 고칼슘 플라이애시를 포함한 주입재(실시예 1)이고, C/FA 50은 1종보통 포틀랜트 시멘트 100중량부에 50중량부의 삼척화력발전소 로내 탈황방식 석탄연소 고칼슘 플라이애시를 포함한 주입재(실시예 2)이며, C/FA 100은 1종 보통 포틀랜트 시멘트 100중량부에 100중량부의 삼척화력발전소 로내 탈황방식 석탄연소 고칼슘 플라이애시를 포함한 주입재(실시예 3)이다.The volume change of the pile injection materials according to Comparative Example 1 and Examples 1 to 3 immediately after mixing, after one day, and after three days was photographed and shown in FIGS. 1 to 3 below. C is an injection material (Comparative Example 1) manufactured using only one type of ordinary Portland cement, and C /
육안으로 관찰한 결과, 1종 보통 포틀랜트 시멘트만을 사용해 제조한 주입재 C(비교예 1)는 슬러리와 물이 그 비중차이로 분리되어 발생한 상등액이 제일 많아 수축이 발생할 우려가 큰 것을 알 수 있으며, 고칼슘 플라이애시를 포함한 비율이 커질수록 상등액의 양이 비례해서 적은 것을 확인하였다. As a result of visual observation, it can be seen that the injection material C (Comparative Example 1) prepared using only one type of ordinary Portland cement has a high possibility of shrinkage due to the large amount of supernatant generated when the slurry and water are separated due to the difference in specific gravity, It was confirmed that the amount of the supernatant was proportionally smaller as the ratio containing the high calcium fly ash increased.
또한, 다음 도 1~3의 결과를 참조하면, 본 발명과 같이 매입말뚝 주입재 조성물에 물/주입재 조성물이 83%가 되도록 물을 첨가하여 제조된 주입액(실시예 1~3)의 경우 시멘트만을 사용한 비교예 1의 체적 변화율(상등액 부유량(주입액에서 잉여의 물이 비중차이로 분리되어 위로 뜨는 량을 제외한 주입액의 체적)을 100%로 했을 때 실시예 1의 C/FA 10 경우를 육안으로 배합 즉시, 1일 경과 후, 3일 경과 후를 확인한 바, 상등액의 량이 비교예 1에 비해 모두 60% 이내로 체적 변화율이 적은 것을 확인할 수 있었으며, C/FA50, C/FA 100으로 삼척화력발전소 고칼슘 플라이애시를 포함한 비율이 커질수록 체적변화율이 적은 것을 육안과 사진기록으로 확인하였다.In addition, referring to the results of FIGS. 1 to 3, in the case of the injection solution (Examples 1 to 3) prepared by adding water so that the water / injection material composition is 83% in the embedded pile injection composition as in the present invention, only cement When the volume change rate of Comparative Example 1 used (the volume of the supernatant suspension (the volume of the injection solution excluding the amount of excess water separated from the injection solution by the difference in specific gravity and floating) is 100%, the C /
Claims (5)
상기 시멘트는 포틀랜트 시멘트 및 고로슬래그 시멘트 중에서 선택되는 1종 이상인 것인 매입말뚝 주입재 조성물.According to claim 1,
The cement is at least one type selected from Portland cement and blast furnace slag cement.
상기 로내 탈황방식 석탄연소 고칼슘 플라이애시는 CaO 성분이 10~30중량% 인 것인 매입말뚝 주입재 조성물.According to claim 1,
The furnace desulfurization method coal-fired high calcium fly ash has a CaO component of 10 to 30% by weight.
상기 매입말뚝 주입재 조성물 중량 대비 점성토 흙을 70% 혼입한 공시체의 28일 압축강도는 21 이상인 것인 매입말뚝 주입재 조성물. According to claim 1,
The 28-day compressive strength of the specimen mixed with 70% of the clay soil relative to the weight of the embedded pile injection composition is 21 or more.
상기 매입말뚝 주입재 조성물에 물/주입재 조성물이 83%가 되도록 물을 첨가하여 제조된 주입액에서, 체적 변화율(변화된 주입재 체적/최초 주입재 체적)이 시멘트만을 사용한 주입액의 체적 변화율 100%를 기준으로 60% 이내를 만족하는 것인 매입말뚝 주입재 조성물. According to claim 1,
In the injection solution prepared by adding water to the embedded pile injection composition so that the water / injection material composition is 83%, the volume change rate (changed injection material volume / initial injection material volume) is based on the volume change rate of 100% of the injection solution using only cement An embedded pile injection material composition that satisfies within 60%.
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| KR101377552B1 (en) | 2012-04-30 | 2014-03-24 | 주식회사 씨엠디기술단 | composition for soft ground construction pile |
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